Tecnologia Científica

Novos avanços no uso de matéria exótica podem levar à computação ultrarrápida
A substância é composta dos elementos tântalo, níquel e selênio e tem o potencial de levar a avanços em computadores mais rápidos e eficientes em termos de energia.
Por Whitney Clavin - 21/02/2021


Honglie Ning em um laboratório da Caltech. Crédito: Caltech / David Hsieh Lab

Na década de 1960, foi proposta uma fase exótica da matéria conhecida como isolante excitônico. Décadas depois, as evidências dessa fase foram encontradas em materiais reais. Recentemente, atenção especial foi centrada no Ta2NiSe5 porque uma fase isolante excitônica pode existir neste material em temperatura ambiente. A substância é composta dos elementos tântalo, níquel e selênio e tem o potencial de levar a avanços em computadores mais rápidos e eficientes em termos de energia.

Agora, em um novo estudo da Physical Review Letters da Caltech, os pesquisadores descobriram, pela primeira vez, como "virar os pedaços" do isolador excitônico encontrado no Ta2NiSe5. Os computadores se comunicam usando uma linguagem binária de 1s e 0s, também chamada de bits. Para que os computadores funcionem, os bits precisam ser ligados ou desligados (com 1s ligado e 0s desligado). Alguns dos hardwares de computação atuais funcionam invertendo os momentos magnéticos, ou orientações, dos elétrons, que podem ser para cima ou para baixo. Embora os isoladores excitônicos não tenham momentos magnéticos, no Ta2NiSe5 eles abrigam duas orientações intrínsecas que podem ser usadas para representar 1s e 0s.

"No caso de momentos magnéticos, pode-se mudar sua direção aplicando campos magnéticos opostos, por exemplo. Mas não há equivalente conhecido de um campo magnético para isoladores excitônicos. Nós descobrimos uma maneira de usar a luz para realizar essa tarefa, "diz David Hsieh , professor de física da Caltech, membro do Instituto de Informação Quântica e Matéria (IQIM), e co-autor do novo estudo.

No novo estudo teórico e experimental, os físicos demonstram como usar rajadas de luz laser para controlar as fases do isolador excitônico em escalas de tempo menores que um picossegundo, que é um trilionésimo de segundo. Embora o trabalho tenha implicações para o processamento de computador ultrarrápido, os pesquisadores também estão entusiasmados com os aspectos fundamentais de suas descobertas.

"No processo de aprender a controlar e manipular esse material, também estamos revelando as regras subjacentes da natureza para um estado raro da matéria", disse o autor principal do estudo, Honglie Ning, um estudante de graduação que trabalha no laboratório de Hsieh.

O estudo Physical Review Letters , intitulado "Assinaturas de reversão ultrarrápida de ordem excitônica em Ta2NiSe5", foi financiado pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa, IQIM / Fundação Nacional de Ciência, Departamento de Energia, Yamada Science Foundation Fellowship for Research Abroad, e da Sociedade Japonesa para a Promoção de Bolsas de Estudo de Pesquisa Científica no Exterior. Outros autores do Caltech incluem o estudante de graduação Omar Mehio; Michael Buchhold, ex-acadêmico de pós-doutorado em física teórica; e Gil Refael, professor Taylor W. Lawrence de Física Teórica da Caltech. Autores adicionais incluem Takashi Kurumaji e Joseph Checkelsky do MIT.

 

.
.

Leia mais a seguir